用于降低无线充电设备的噪声的装置和方法与流程

本申请要求于2015年10月21日提交的韩国专利申请第10-2015-0146673号的权益，其全部内容通过引证结合于此。

技术领域

本公开涉及用于降低在终端的无线充电设备中生成的噪声的装置和方法。

背景技术：

诸如蜂窝电话和笔记本电脑的便携式终端包括存储电力的电池单元以及用于使电池单元充电和放电的电路。需要将来自外部充电器的电力提供给终端的电池单元以便为该电池单元充电。

用于使电池单元与充电设备(该充电设备用于利用电力向电池单元充电)电连接的方法包括终端供给方法，该终端供给方法将提供至其的商用电力转换为对应于电池单元的电压和电流并且通过电池单元的端子向电池单元提供电能。终端供给方法需要使用物理线缆或电线。因此，当使用采用终端供给方法的大量装置时，许多线缆占据相当大的空间并且因此线缆难以布置并且不干净。此外，终端供给方法可能由于终端之间的电势差而造成瞬时放电，由于异物而造成损坏和火情发生，天然放电，电池组使用寿命和性能劣化等。

为了解决上述问题，最近已提出使用无线电力传输的充电系统(被称为无线电力充电系统)以及用于其的控制方法。在过去，由于无线电力充电系统未默认设置给蜂窝电话，所以对于无线电力充电系统的需求低，并且因此用户需要购买无线充电接收器配件。然而，期望无线充电系统的用户的数量将增加，并且移动电话制造商将在蜂窝电话中预装载无线充电功能。

尽管可在放置在桌面或台面上的同时使用这种无线电力充电系统，但是该无线电力充电系统可被开发用于车辆并且在车辆中使用。安装在车辆中的无线电力充电系统可以以保持架的形式设置，该保持架可容易且稳定地固定和保持无线电力接收器。然而，在这种情况下，当未施加至无线电力充电系统的由钢制成的终端或物品放置在安装于车辆中的无线充电设备上时，连续生成滴答噪声。

因此，需要如下方法：该方法用于降低当未施加至无线电力充电系统的由钢制成的终端或物品放置在无线充电设备上时生成的噪声，以便解决消费者的不便利问题。

技术实现要素：

设计以解决该问题的本公开的目的在于：用于降低在应用于车辆的无线充电设备中生成的噪声的装置和方法。

具体地，本公开提供这样的装置和方法，即，该装置和方法用于降低不适用于无线电力充电系统的由钢制成的终端或物品位于在车辆中提供的无线充电设备上时生成的噪声。

通过本公开所解决的技术问题不限于上述技术问题，并且本领域技术人员可从以下描述中理解其他技术问题。

在本公开的一方面中，一种用于降低无线充电设备中的噪声的方法包括：在第一周期中向第一线圈输出第一电压的脉冲，并且根据输出脉冲的反馈监测响应电流的变化以便检查物品是否位于无线充电设备上；当物品位于无线充电设备上时，检查与物品的通信是否可能；以及当与物品的通信不可能时，在第一周期中向第一线圈输出低于第一电压的第二电压的脉冲以便检查物品是否位于无线充电设备上。

该方法可进一步包括：当与物品的通信可能时，在第二周期中向物品传送电力。

响应电流可对应于无线充电设备的反馈接收电路的输出电流。

可基于WPC或PMA标准中的一个来执行通信。

检查与物品的通信是否可能可包括：检查在预定时间内是否从物品接收到对识别信号的响应信号，该识别信号被传输以识别物品是否是可适用于WPC或PMA标准中的一个的终端。

检查与物品的通信是否可能可包括：检查是否在第三周期中接收到响应信号。

在本公开的另一方面中，一种无线充电设备包括：控制器，用于控制输出至第一线圈的脉冲的周期和电压；物品识别单元，用于通过根据输出脉冲的反馈监测响应电流的变化，来检查物品是否位于无线充电设备上；以及通信单元，执行与物品的通信，其中，当与物品的通信不可能时，控制器控制输出至第一线圈的脉冲的第二电压低于第一电压。

控制器可通过检查在预定时间内是否接收到响应信号，来检查与物品的通信是否可能。

无线充电设备可进一步包括感应电力传输器，该感应电力传输器用于在第二周期中向物品传送电力。

响应电流可对应于无线充电设备的反馈接收电路的输出电流。

可基于WPC或PMA标准中的一个来执行通信。

控制器可通过在预定时间内从物品接收对识别信号的响应信号来检查与物品的通信是否可能，该识别信号由通信单元传输以识别物品是否是可适用于WPC或PMA标准中的一个的终端。

在本公开中描述的用于降低无线充电设备的噪声的装置和方法的形式具有以下优点。

首先，本公开的形式可降低不适用于无线电力充电系统的由钢制成的终端或物品放置在无线充电设备上时生成的噪声，由此降低由于噪声产生的用户压力。

其次，本公开的形式可降低由于在车辆中安装无线充电设备而在驾驶过程中产生噪声导致的驾驶员压力。

第三，能够通过设定无线充电设备的两个输出电压电平并且使用较低电压电平，来降低无线充电设备的电力消耗。

本公开的效果不限于上述效果，并且，本领域技术人员从以下描述中可以更明显地看出本文中未描述的其他效果。

附图说明

被包括以提供对本公开的进一步理解的附图被整合在本申请中并且构成本申请的一部分，附图示出了本公开的形式(多个形式)并且连同说明书一起用来解释本公开的原理。在附图中：

图1是示出无线电力传输方法的流程图；

图2示出无线电力传输系统；

图3是示出无线电力传输过程的状态转换图；

图4是示出图3所示的无线电力传输过程的状态转换图；

图5是示出设定两个输出电压并且将输出电压应用于无线电力传输过程的过程的流程图；

图6示出在预定时间周期中图5的过程；并且

图7是用于降低噪声的无线充电设备的框图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的形式，本公开的实例在附图中示出。尽管后缀“模块”或“单元”被用于以下描述中所描述的组成元件，但是这仅旨在便于对说明书进行描述。

在以下描述中，当结合在本文中的已知功能和配置的详细说明可能使得本公开的主题模糊时，其将被省略。

在所描述的形式中，为了便于描述，无线电力传输器、无线电力传输设备、传输端、传输器、传输设备、传输侧、无线充电设备等能够可互换使用以便表示无线电力充电系统中的无线电力传输装置。此外，为了便于描述，无线电力接收装置、无线电力接收器、无线电力接收设备、接收终端、接收侧、接收设备等能够互换使用以表示用于从无线电力传输装置接收无线电力的装置。

无线充电设备可被配置为垫、保持架、接入点(AP)、小型基站、支架、天花板嵌入式、壁挂式等的形式。单个传输器可向多个无线电力接收装置传输电力。为此，终端可包括至少一个无线电力传送器件。本文中，无线电力传送器件可使用基于电磁感应方法(其使用电磁感应来充电电力)的各种无线电力传送标准，该电磁感应方法在电力传输端的线圈中生成磁场以便在磁场的影响下而在接收端的线圈中感应电力。本文中，无线电力传送器件可包括在WPC(无线电力联合)和PMA(无线充电联盟)(其是无线充电技术标准化组织)中定义的电磁感应无线充电技术。

终端可用于诸如移动电话、智能电话、膝上型电脑、数字广播终端、PDA(个人数字助理)、PMP(便携式多媒体播放器)、导航设备、MP3播放器、电动牙刷、RFID、照明设备、远程控制器和浮子的小型电子设备。然而，终端不限于此，并且可以是具有电池的任意设备，该电池可通过无线电力接收器件充电。

现在将参考图1和图2描述无线电力传送方法，并且将参考图3和图4(其是示出无线电力传送过程的状态转换图)检查传统无线电力传送方法的问题。随后，将参考图5、图6和图7描述用于解决该问题的方法和装置。

图1是示出无线电力传送方法的流程图。

参考图1，用于将无线电力从无线充电设备传送至终端的方法可划分为三个步骤。

无线充电设备检查物品是否放置在其充电垫上(S110)。

当识别到物品放置在充电垫上时，无线充电设备检查与物品的通信是否是可能的，以便识别物品是否是能够无线接收电力的终端(S120)。

当无线充电设备通过与物品通信而识别出物品是能够接收电力的终端时，无线充电设备传送电力(S130)。

将参考图2给出支持电磁感应的无线电力传送系统的描述。

图2示出无线电力传送系统的配置。

参考图2，无线电力传送系统可包括电源100、无线充电设备200和终端300。尽管在一实施方式中，电源100可被包括在无线充电设备200中，但是本发明不限于此。

无线充电设备200和终端300可通过带内通信交换控制信号或信息。本文中，可使用脉宽调制、调频等来执行带内通信。例如，终端300可通过接通/断开由预定图案的接收线圈感应的电流而生成反馈信号，以便向无线充电设备200传输各种控制信号和信息。

例如，由终端300传输的信息可以是在WPC标准的情况下接收的电力强度信息。本文中，无线充电设备200可基于所接收的电力强度信息计算充电效率或电力传送效率。

将参考图3给出无线电力传送过程的描述。

图3是用于说明无线电力传送过程的状态转换图。

参考图3，从无线充电设备200至终端300的电力传送可划分为查验(ping)阶段S210、识别和配置阶段S220以及电力传送阶段S230。查验阶段S210可划分为模拟查验阶段S211和数字查验阶段S212。

图3的状态转换图对应于物品识别步骤S110、检查与物品的通信是否可能的步骤S120以及电力传送步骤S130。

无线充电设备传输模拟查验信号，以便检查物品是否位于其充电垫上(S211)。例如，可通过向第一线圈输出预定电压，经由无线充电设备生成模拟查验信号。无线充电设备可通过根据输出脉冲的反馈监测响应电流变化，来检查物品是否位于其上。

当无线充电设备识别出物品位于其充电垫上时，无线充电设备向物品传输数字查验信号，以便检查物品是否是能够无线接收电力的终端(S212)。数字查验信号可以是在WPC(无线电力联合)或PMA(无线充电联盟)(其是无线充电技术标准化组织)中限定的信号。

当物品向无线充电设备传输对数字查验信号的响应信号，并且无线充电设备在预定时间内接收到响应信号时，无线充电设备可检查物品是否是能够无线接收电力的终端。

响应信号可以是在WPC或PMA中限定的信号，并且可包括无线充电设备期望的数据(例如，无线充电设备可适用于的终端的识别信息和/或关于电力传送的规范信息)。即，无线充电设备可根据响应信号将物品识别为能够接收电力的终端(S220)。

当无线充电设备经过查验阶段S210以及识别和配置阶段S220时，无线充电设备向终端传送电力(S230)。

图4是用于说明图3所示的无线电力传送过程的状态转换图。

参考图4，从无线充电设备向终端的电力传送可划分为选择阶段S310、查验阶段S320、识别和配置阶段S330以及电力传送阶段S340。

当开始电力传送时或者在保持电力传送时，检测到特定错误或特定事件时，可执行选择阶段S310。随后将描述该特定错误和特定事件。在选择阶段S310的过程中，无线充电设备可监测接口表面上的物品的存在。

当检测到接口表面上的物品的存在时，该过程可进行至查验阶段S320。在选择阶段S310的过程中，无线充电设备传输具有非常短的脉冲的模拟查验信号，并且可基于传输线圈的电流变化来检测接口表面上的有效区域中的物品的存在。可以以例如，400ms的间隔周期地执行模拟查验。

当在查验阶段S320的过程中检测到物品时，无线充电设备传输数字查验信号。当在查验阶段S320的过程中，无线充电设备未从终端接收到对数字查验信号的响应信号时，该过程可进行至选择阶段S310。此外，当无线充电设备从终端接收到表示电力传送完成的信号(即，在查验阶段S320过程中的充电完成信号)时，该过程可进行至选择阶段S310。

当完成查验阶段S320时，该过程可进行至识别和配置阶段S330，以识别终端并收集终端配置和状态信息。当接收到非期望数据包，以及在预定时间内未接收到期望数据包(超时)时，存在数据包传输错误或者在识别和配置阶段S330中设定电力传送合同(power transfer contract)，该过程可返回至选择阶段S310。

当对终端完成识别和配置时，该过程可进行至电力传送阶段S340，以用于无线传送电力。当接收到非期望数据包时，以及在预定时间内未接收到期望数据包(超时)时，在电力传送阶段S340的过程中，出现电力传送合同违背或完成充电，该过程可返回至选择阶段S310。

此外，当在电力传送阶段S340的过程中，无线充电设备需要根据无线充电设备状态变化来重构电力传送合同时，该过程可进行至识别和配置阶段S330。

可基于无线充电设备和终端的状态以及特性信息来设定电力传送合同。例如，无线充电设备状态信息可包括关于最大可传送电力的信息以及关于可接受终端的最大数量的信息，并且终端状态信息可包括关于所需电力的信息。

当不适用于无线电力充电系统的由钢材料制成的终端或物品放置在无线充电设备上时，会产生噪声。

即使在数字查验阶段过程中，检测到物品不是由钢材料制成的终端或物品(不适用于无线电力充电系统)时，周期性重复模拟查验阶段和数字查验阶段。即，当重复模拟查验阶段和数字查验阶段时，周期性生成噪声。

噪声由如下造成：根据在陶瓷电容器的充电和放电过程中的反向压电效应而使得包括在无线充电设备中的陶瓷电容器产生振动，以及当电流流过线圈时，根据洛伦兹(Lorentz)力使得在线圈中产生间隙从而产生的线圈的振动。

换言之，即使当无线充电设备检测到物品并非是不适用于无线电力充电系统的终端或钢物品时，也由于在预定周期中模拟查验阶段和数字查验阶段的重复执行而造成对应于噪声生成的主要原因的电容器的振动和线圈的振动。

将参考图5和图6给出用于降低噪声的方法的描述。

图5是示出设定两个输出电压并且在无线电力传送过程中应用输出电压的过程的流程图。

参考图5，利用3.5V和1V的输出电压执行查验阶段。

具体地，利用3.5V的输出电压(S410)执行模拟查验(S420)，并且检查物品是否位于无线充电设备上(S430)。当识别到物品位于无线充电设备上时(S430的“是”)，在识别和配置阶段S450过程中检查无线充电设备与物品之间的通信是否可用(S460)。

在尽管通过模拟查验确认物品位于无线充电设备上，但是无线充电设备与物品之间的通信也不可能(S460的“否”)时，利用1V的输出电压执行模拟查验(S411)。

在尽管通过模拟查验确认物品位于无线充电设备上，但是无线充电设备与物品之间的通信也不可能时，能够通过降低输出电压来降低对应于噪声生成的主要原因的电容器的振动和线圈的振动。电容器的振动由反向压电效应造成，并且随着电势差降低，压电变形的程度降低，并且因此电容器的振动的强度降低。此外，随着电势差降低，磁场的强度降低，并且因此线圈的振动降低。

图6示出在预定周期中的图5随着时间的过程。

参考图6，当不适用于无线电力充电系统的由钢材料制成的电话(终端)或物品位于无线充电设备上时，在执行查验的周期中，可通过设定两个输出电压来检查无线充电设备中生成的噪声的降低效果。

在预定周期中重复执行查验，以便检测放置在无线充电设备上的物品并且检查电力是否可被传送至该物品。

可从所监测的电流的大小来确认物品(终端)位于无线充电设备上。

此外，由于在自根据查验监测输出电流经过预定时间之后，未从位于无线充电设备上的终端接收到根据预定无线电力传输标准的响应信号，所以可确认输出电压降低至1V。此外，可根据输出电压的降低来确认噪声水平降低。

在以下表中示出噪声降低效果。

[表1]

可执行最近测量和座椅测量以测量噪声。最近测量是利用接近用户耳朵的无线充电设备来测量噪声的方法，并且座椅测量是测量驾驶员就坐在驾驶员座椅上的正确位置时所听到的噪声的方法。

在最近测量中，相比较传统无线充电设备，当施加两个输出电压时，噪声降低高达14dB。

时钟的指针的移动以及踩在雪上的声音对应于25dB，并且溪流的声音或鸟叫声对应于25dB至40dB。考虑到3dB的噪声会实际上感觉为双倍，所以从表中可确认相比较传统无线充电设备，噪声降低。

图7示出用于降低无线充电设备的噪声的装置的配置。

参考图7，无线充电设备200可包括感应电力传输器210、传输电力计算器220、通信单元230、存储器240和控制器250。

图7所示的部件不是必需的，并且因此可实现具有不同数量的部件的无线充电设备。

将给出上述部件的详细说明。

感应电力传输器210可基于无线通信标准执行查验信号传输和无线电力传送。

当可根据通过电力传送阶段中的带内信令的电力控制使得无线传输电力稳定时，传输电力计算器220测量施加至感应电力传输器210的传输线圈的电力的电平。

例如，当无线传输电力变化小于预定基准值时，无线传输电力可被确定为稳定。替换地，当在预定时间内在预定范围内执行电力控制时，无线传输电力可被确定为稳定。

通信单元230向/从构成无线电力充电系统的终端传输/接收信号和数据。即，通信单元230可通过带内通信传输或接收特定控制信号和状态信息。

存储器240是存储用于控制无线充电设备200的总体操作的预定程序代码的空间和/或区域以及当执行根据程序代码的操作而输入/输出的数据，并且以EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、FM(闪存)、硬盘驱动等的形式提供该存储器。

控制器250可执行用于控制无线充电设备200的总体操作的数据处理和计算。

在一个实施方式中，控制器250可根据模拟查验从无线充电设备的反馈接收电路的输出电流检测物品。无线充电设备的反馈接收电路可监测基于无线电力传送通信标准从感应电力传输器210传输的查验信号的响应信号。降压IC可用作反馈接收电路。

此外，控制器250可通过根据数字查验信号传输，检查与终端的通信是否可用，来识别应用预定无线电力传送通信标准的终端。当终端是不适用于无线电力充电系统的电话(终端)或钢物品时，控制器可控制感应电力传输器210的输出电压。

在一些形式中，上述方法可实现为在计算机中执行且存储在计算机可读记录介质中的程序。处理器可读记录介质的实例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储器以及载波(例如，通过因特网的数据传输)。

计算机可读记录介质可分布至通过计算机通信网络连接的计算机系统，并且以分布式方式存储和执行为可读代码。此外，用于实现上述方法的功能程序、代码和代码段可由实施方式的技术领域中的程序员轻易推断。

虽然为了说明性目的已经描述了本公开的示例性方面，但是本领域技术人员将认识到，在不背离本发明的本质特性的情况下，可进行各种变形、添加和替换。因此，本文中公开的形成仅是示例性的并且不应被视为限制本公开。